CN101975661A - 发动机热平衡性能高海拔模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机热平衡性能高海拔模拟试验台。本发明发动机安装在高海拔模拟试验台架上，所述发动机通过进水管和出水管与散热水箱与相连接，出水管靠近发动机水泵的出水口端安装冷却水流量计，所述散热水箱浸泡在恒温水箱中；散热水箱和恒温水箱分别设置测温传感器，恒温水箱一侧设置风机；发动机分别连接进气节流降压装置和排气抽真空装置，散热水箱通过蒸汽引出管与排气稳压箱相连。本发明可在平原模拟发动机和散热水箱高海拔大气压力，可以方便、经济地进行发动机高原热平衡试验，为高原发动机散热系统设计和改进提供技术依据，减少高原实地试验费用，缩短高原发动机开发周期。

Description

发动机热平衡性能高海拔模拟试验台

技术领域

本发明涉及发动机热平衡性能试验设备领域，更具体地说，是涉及一种发动机热平衡性能高海拔模拟试验台。

背景技术

发动机燃料燃烧产生的能量主要流向为：发动机有效功、发动机排气热量、发动机冷却液带走的热量、辅助机构驱动和摩擦损失以及由辐射和传导而损失到周围环境中的热量。发动机的热平衡性能就是指以上各部分热量占燃料燃烧产生总热量的比例分配，它是反映发动机工作过程完善程度和决定发动机机体及零部件强度设计的重要指标。

车辆、工程机械等动力装备在高原地区作业时，通常会出现冷却水易开锅、冷却系统性能下降、机体易过热等问题，这些问题可以归结为发动机在高原地区运行时由于散热性能变差以及发动机热负荷增大等所导致的发动机热平衡性能的恶化。并将最终导致发动机在高原地区持续作业能力和作业强度均存在不同程度下降。通过大量研究得出，发动机在高原地区热平衡性能的下降究其原因主要可以归结为以下两点原因：

1.高原地区大气压力低、空气密度小导致水的沸点降低和发动机散热量不足

大气密度减小，气缸体、散热片、散热器等部件与空气之间对流传热的热流量减小，风冷柴油机受风扇工作流量降低的影响非常明显；对于水冷柴油机，由于高原气压低，水沸点下降，且散热水箱散热能力下降，机体热负荷增大，“开锅”现象非常普遍。

2.高原地区空气含氧量低导致发动机工作过程热负荷大

发动机在不对喷油系统和燃烧系统进行高原调整和改进的前提下，由于长期处于缺氧燃烧的状态，使得滞燃期加长，后燃严重，排温升高，增压器超速，机体热负荷增大。

所以，研究高海拔地区大气条件对发动机热平衡性能的影响，是开展车辆和工程机械等动力装备高原环境适应性研究的一项重要内容。

发动机热平衡性能高原试验可以分为高原实地试验和平原实验室模拟试验。由于高原实地试验具有可重复性差、试验周期长、气候参数不可调等种种缺陷，只适合用于实车实地验证，而平原实验室模拟试验具有不受地区、季节及时间限制，可复现自然条件、模拟极值条件，可在相同环境条件下多次重复试验等突出优点，成为研究高原环境对发动机性能影响的一种理想、经济的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种发动机热平衡性能高海拔模拟试验台。

本发明发动机热平衡性能高海拔模拟试验台，通过下述技术方案予以实现，发动机安装在高海拔模拟试验台架上，其特征是，所述发动机通过进水管和出水管与散热水箱与相连接，出水管靠近发动机水泵的出水口端安装冷却水流量计，所述散热水箱浸泡在恒温水箱中；散热水箱和恒温水箱分别设置测温传感器，恒温水箱一侧设置风机；

发动机分别连接进气节流降压装置和排气抽真空装置，所述进气节流降压装置由依次连接的进气电动调节阀、进气稳压箱、进气流量计组成；排气抽真空装置由依次连接的真空泵、排气稳压箱、排气电动调节阀组成；散热水箱通过蒸汽引出管与排气稳压箱相连。

本发明具有如下有益效果：

本发明可在平原模拟发动机和散热水箱高海拔大气压力，可以方便、经济地进行发动机高原热平衡试验，为高原发动机散热系统设计和改进提供技术依据，减少高原实地试验费用，缩短高原发动机开发周期。

附图说明

图1是本发明工作流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，发动机安装在模拟试验台架上，其特征是，所述发动机通过进水管和出水管与散热水箱与相连接，出水管靠近发动机水泵的出水口端安装冷却水流量计，所述散热水箱浸泡在恒温水箱中；散热水箱和恒温水箱分别设置测温传感器，恒温水箱一侧设置风机；

发动机分别连接进气节流降压装置和排气抽真空装置，所述进气节流降压装置由依次连接的进气电动调节阀、进气稳压箱、进气流量计组成；排气抽真空装置由依次连接的真空泵、排气稳压箱、排气电动调节阀组成；散热水箱通过蒸汽引出管与排气稳压箱相连。

利用现有设备发动机台架控制系统控制发动机运转工况，并测量相关参数(测功机)；利用现有设备低气压控制系统控制发动机进气节流降压装置、排气抽真空装置和散热水箱压力。

试验台可以实现的技术指标为：

(1)发动机进排气压力控制系统参数：101kPa～47kPa，压力控制精度≤±1.5kPa(稳压罐)，压力调节时间≤3min；

(2)被测发动机最大重量1500kg，发动机最大进气量30m³/min，发动机水泵流量≤600L/min。

本发明实现原理如下：

发动机热平衡试验是指通过搭建专门试验台架，测量特定工况下发动机的扭矩、燃油消耗量、进气流量、出水流量、进出水温度、进排气温度、温升时间等参数，再经过计算可以得出该工况下发动机的各部分能量分配情况即热平衡情况。本发明的试验台就为测量高原大气压力条件下发动机的热平衡性能而专门设计搭建的。

首先，将发动机安装在内燃机高海拔(低气压)模拟试验台上，通过对发动机的进排气进行节流实现高原低气压模拟。

其次，将与发动机配套的冷却水散热水箱与发动机相连接，并将其浸泡在恒温水箱中，以实现发动机进、出水温度保持相对稳定；在靠近发动机水泵的出水口端安装流量计测量发动机冷却水流量。

进气压力模拟是通过进气节流降压装置实现的，主要由进气电动调节阀、进气稳压箱、流量计以及连接管等组成。

排气压力模拟通过对发动机排气抽真空装置实现的，主要由真空泵、排气稳压箱、排气电动调节阀、连接管等组成。

发动机热平衡测量系统主要由流量计、散热水箱、恒温水箱、风机、以及各种测温传感器等组成。

利用现有设备发动机台架控制系统可以实时测量和控制发动机进排气压力、扭矩、转速等工况参数，还可以对燃油消耗量、各种温度值进行实时测量显示。

为了模拟不同海拔大气压力下冷却水沸点，实现发动机冷却系统低气压环境，将散热水箱上通外界大气的蒸汽引出管与排气稳压箱相连，实现了与排气稳压箱中低压的一致。

当发动机起动后，操纵发动机台架控制系统迅速调整至所需某高原模拟试验工况，并按照预定的热平衡试验方案进行试验并记录相关数据，完成后立即关停发动机，开启风机和加大恒温水箱循环水流量为发动机降温，当发动机冷却水温度降至某一规定温度后，再起动发动机进行下一高原工况下的热平衡模拟试验。

上面所述的实施例仅仅是对本发明优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种发动机热平衡性能高海拔模拟试验台，发动机安装在高海拔模拟试验台架上，其特征是，所述发动机通过进水管和出水管与散热水箱与相连接，出水管靠近发动机水泵的出水口端安装冷却水流量计，所述散热水箱浸泡在恒温水箱中；散热水箱和恒温水箱分别设置测温传感器，恒温水箱一侧设置风机；

发动机分别连接进气节流降压装置和排气抽真空装置，所述进气节流降压装置由依次连接的进气电动调节阀、进气稳压箱、进气流量计组成；排气抽真空装置由依次连接的真空泵、排气稳压箱、排气电动调节阀组成；散热水箱通过蒸汽引出管与排气稳压箱相连。

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